Biyogranüllerin simültane üre hidrolizi ve denitrifikasyon aktivitelerinin farklı ortam koşullarında incelenmesi ve içeriğindeki saf kültürlerle kıyaslanması

Mikrobiyal olarak indüklenen kalsiyum karbonat çökelmesi (MICP) ile ilgili çalışmalarda üre hidrolizi ve nitrat indirgenmesi metabolizmaları yaygın olarak araştırılmaktadır. Ayrıca çalışmalar çoğunlukla aksenik kültürlerle yürütülmüş olup biyomineralizasyon performansları yalnızca tek bir metabolik yol üzerinden belirlenmiştir. Kullanılan metabolik yolun ve aksenik kültürlerin sınırları nedeniyle MICP uygulamalarında çeşitli kısıtlar tespit edilmiştir. Son zamanlarda, araştırmacılar, bu kısıtların bahsi geçen metabolik yolların aksenik olmayan granüle kültürlerde birleştirilmesi ile aşılabileceğini göstermiştir. Ancak, bu aksenik olmayan granüle kültürlerin farklı çevresel koşullar altında MICP performansı ve aksenik kültürlere kıyasla avantajları hala bilinmemektedir. Bu nedenle, bu tez çalışmasının amacı eş zamanlı üre hidrolizi ve nitrat indirgenmesi yapabilen granüle kültürlerin farklı çevresel koşullarda incelenmesi ve aksenik kültürlerle biyomineralizasyon performansının kıyaslanması olmuştur. Biyogranüller, ürolitik Sporosarcina pasteurii DSM 33, denitrifikasyon yapan Pseudomonas aeruginosa ve aynı zamanda biyogranüllerden izole edilen aksenik kültürlerle kıyaslanmıştır. Bu çalışmada, aksenik ve aksenik olmayan kültürlerin biyomineralizasyon performansının şu koşullara bağlı olarak nasıl değiştiği kıyaslanmıştır: (i) maya özütü konsantrasyonu (0.05-5 g.L-1), (ii) dehidrasyon stresi (ıslak/kuru), (iii) tuzluluk (35 g.L-1, 1 g.L-1 ve 0.02 g.L-1 NaCl), (iv) sıcaklık (10oC, 22oC, 45oC) ve (v) çözünmüş oksijen konsantrasyonu (<0.2 mg.L-1, 1.3 mg.L-1, 4.8 mg.L-1). Sonuçlar ıslak biyogranüllerin tüm testlerde aksenik kültürlerden daha yüksek biyomineralizasyon performansına sahip olduğunu göstermiştir. Biyogranüllerin biyomineralizasyon performansının maya özütü varlığına daha az bağımlı olduğu ve biyogranüllerin herhangi bir problem olmadan kurutulabildiği ve yeniden canlandırılabildiği ortaya çıkmıştır. Islak biyogranüller ve S. pasteurii üç farklı oksijenik koşulda ve üç farklı sıcaklıkta ortamdaki çözünmüş kalsiyumu tamamen CaCO3 olarak çöktürmüştür (0.65 g CaCO3). Buna ek olarak, ıslak biyogranüller ve S. pasteurii, deniz suyu koşulu hariç tatlı su ve yağmur suyu koşullarında ortamdaki çözünmüş kalsiyumu tamamen CaCO3 olarak çöktürmüştür (0.65 g CaCO3). Islak biyogranüller, biyomineralizasyon performansı açısından deniz suyu koşulunda S. pasteurii'ye üstünlük sağlamıştır. Islak biyogranüller 0.62±0.01 g CaCO3 çöktürürken, S. pasteurii 0.57±0.03 g CaCO3 çöktürmüştür. Bu sonuçlara göre ıslak biyogranüllerin çevresel koşullardaki değişimlere kolayca uyum sağlayabildiği ortaya çıkarılmıştır. Kurutulan biyogranüller ise tüm ortam koşullarında yeniden canlanabilmiş ve kalsiyum karbonat çökelmesini tetiklemiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması, üre hidrolizi ve denitrifikasyon yapabilen aksenik olmayan biyogranüllerin MICP uygulamaları için aksenik kültürlere üstünlük sağladığını ve biyogranüllerin MICP uygulamalarına daha elverişli hale getiren çevresel koşullardaki değişimlere karşı daha dirençli olduğunu ortaya çıkarmıştır.